Question

【題目】Ⅰ.空白實驗分析是化學實驗中常用的一種方法，是指在不加樣品的情況下，用與測定樣品相同的方法、步驟進行定量分析，把所得結果作為空白值，從樣品的分析結果中扣除，這樣可以消除由于試劑不純或試劑干擾等所造成的系統(tǒng)誤差。

“凱氏定氮法”是經典的測定化合物或混合物中總氮量的一種方法。某化學實驗小組成員想通過“凱氏定氮法”實驗測定某品牌化肥中的氮含量。

實驗流程如下：

步驟：①取10.00g化肥樣品溶于水，定容至100mL；

②在燒杯中加入10.00mL步驟①中得到化肥水溶液和輔助試劑，加熱使其充分反應；

③反應完畢，將反應液轉移到大試管中；

④按如下裝置用水蒸氣將NH3吹出，并用H3BO3溶液吸收（加熱裝置未畫出）；

⑤取下錐形瓶，滴加指示劑，用0.2500mol·L－1鹽酸標準液滴定；

⑥重復實驗操作。

數據記錄如下：

實驗編號	樣品和輔助試劑	消耗鹽酸體積（mL）
1	10.00mL溶液、0.1g催化劑、20mL濃硫酸	33.18
2	10.00mL溶液、0.1g催化劑、20mL濃硫酸	33.70
3	10.00mL溶液、0.1g催化劑、20mL濃硫酸	33.22
4		x

請回答下列問題：

（1）滴定時(NH4)2B4O7重新轉化為H3BO3，反應的化學方程式為______________；H3BO3為一元弱酸，在水中發(fā)生反應H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋。室溫下，pH相同的硼酸溶液、鹽酸中，水的電離程度__________（填“前者大”、“后者大”或“相同”）；

（2）步驟④的實驗裝置中需要加熱的儀器是___________（填儀器名稱），長導管的作用是______________；

（3）編號為4的實驗應加入的樣品和輔助試劑為__________________________；

（4）計算該化肥中的氮含量為____克/每千克化肥（含x代數式表示，要求化簡）。

Ⅱ.假設實驗分析法也是化學實驗常用的方法，以下實驗研究影響化學反應速率的因素。

（1）已知KHSO3與KIO3反應的離子方程式為IO3-+3HSO3-==3SO42-+I-+3H+；一定量的KHSO3溶液與KIO3溶液在恒溫條件下混合，用速率檢測儀檢測出起始階段速率突然增大。對其原因提出如下假設，請完成假設2。

假設1：生成的SO42-對反應起催化作用；

假設2：___________________________；

（2）請設計實驗驗證上述假設1，完成下表中內容。

實驗步驟	預期實驗現(xiàn)象和結論
在燒杯甲中將一定量的KHSO3溶液與KIO3溶液混合，用速率檢測儀測定起始階段速率v(甲)； 在燒杯乙中先加入少量______（填試劑），其他條件與甲完全相同，用速率檢測儀測定起始階段速率v(乙)。	若v(甲)< (乙)，則假設1成立

Answer 1

【答案】(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl前者大圓底燒瓶作為安全管，平衡氣壓10.00mL蒸餾水、0.1g催化劑、20mL濃硫酸116.2-3.5x生成的I對反應起催化作用；或生成的H+對反應起催化作用K2SO4粉末或K2SO4固體

【解析】

Ⅰ.（1）硼的化合價未變化，發(fā)生類似復分解反應，反應方程式為（NH4）2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl，H3BO3為一元弱酸，在水中發(fā)生反應H3BO3+H2O[B（OH）4]-+H+。pH相同的硼酸溶液、鹽酸中，由硼酸電離過程可知，硼酸結合水電離出的氫氧根離子，水電離出氫離子，促進了水的電離，而鹽酸中水的電離受到抑制，故答案為：（NH4）2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl；前者大；

（2）加熱圓底燒瓶產生水蒸氣，進入試管中將生成的氨氣吹出；加熱產生水蒸氣，裝置內壓強增加，長導管防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險，冷卻時防止發(fā)生倒吸，起安全管作用，故答案為：圓底燒瓶；防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險，防止冷卻時發(fā)生倒吸；

（3）依據編號1、2、3分析可知編號為4的實驗應加入的樣品和輔助試劑為10.00mL蒸餾水、0.1g催化劑、20mL濃硫酸，空白、等量對照使用目的是消除其他試劑、實驗操作等因素引起的誤差，故答案為：10.00mL蒸餾水、0.1g催化劑、20mL濃硫酸；

（4）第2組實驗數據偏差較大，為離群值，應舍棄，則鹽酸的體積為（-x）ml=（33.20-x）ml，由反應過程中的氮元素質量守恒可得關系式：2N～（NH4）2B4O7～2HCl，化肥樣品中含氮元素的質量：（33.20-x）×10-3×0.2500×14×g，則該化肥中的氮含量為（33.20-x）×10-3×0.2500×14××g/Kg=116.2-3.5x g/Kg，故答案為：116.2-3.5x。

Ⅱ. （1）根據影響反應速率的外界因素有濃度、溫度、催化劑等加以假設，而在本實驗中可能的原因為反應生成的I-對反應起催化作用，I-濃度越大反應速率越快或者反應生成的H+對反應起催化作用，H+濃度越大反應速率越快或者是反應放熱，隨著反應的進行，溫度升高，反應速率加快，故答案為：反應生成的I-對反應起催化作用（或反應生成的H+對反應起催化作用）；

（2）設計實驗是為了驗證上述假設1，則應控制甲、乙兩燒杯中的SO42-濃度不同，故需要在乙燒杯中加入少量K2SO4粉末，故答案為：K2SO4粉末或K2SO4固體。